(57)【要約】  【課題】自在継手の組立時に針状ころ等が傷つくことを抑制する。  【解決手段】本自在継手１Ａ，１Ｂでは、十字軸１３のトラニオン１５Ａを針状ころ１８を介して支持する外輪カップ１７が、第１のヨーク１１の嵌合孔２１内に圧入状態で嵌合される。トラニオン１５Ａの外周面２２は、円筒状の主体部２５と、主体部２５に連なり軸端２３に対応するＲ面取り部２６とを含む。Ｒ面取り部２６であれば、主体部２５とＲ面取り部２６との接続部２８でばりが生じ難い。接続部２８にばり取り処理としてのバレル研磨処理を施すことが好ましい。  【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
十字軸のトラニオンを針状ころを介して支持する外輪カップが、ヨークの外輪カップ用の嵌合孔内に圧入状態で嵌合された自在継手において、
上記トラニオンの外周面は、円筒状の主体部と、この主体部に連なりトラニオンの軸端に対応する環状のＲ面取り部とを含むことを特徴とする自在継手。
【請求項２】
請求項１に記載の自在継手において、
上記トラニオンの外周面の主体部およびＲ面取り部は、互いの接続部において共通の接線を有することを特徴とする自在継手。
【請求項３】
請求項１に記載の自在継手において、
上記主体部とＲ面取り部との接続部にばり取り処理が施されていることを特徴とする自在継手。
【請求項４】
十字軸のトラニオンを針状ころを介して支持する外輪カップが、ヨークの外輪カップ用の嵌合孔内に圧入状態で嵌合された自在継手において、
上記トラニオンの外周面は、円筒状の主体部と、この主体部に連なりトラニオンの軸端に対応する環状のＣ面取り部とを含み、
上記主体部とＣ面取り部との接続部にばり取り処理が施されていることを特徴とする自在継手。
【請求項５】
請求項３または４に記載の自在継手において、
上記ばり取り処理は、バレル研磨処理を含むことを特徴とする自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、自動車の操舵装置やドライブシャフト等に用いられる自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自在継手には、一対のシャフトの端部にそれぞれ設けられる一対のヨークと、４つのトラニオンが設けられる十字軸と、この十字軸の４つのトラニオンに嵌められる４つの軸受とを有するものがある。
軸受は、例えば、有底円筒形状の外輪カップと、この外輪カップ内に保持される多数の針状ころとを有する。また、トラニオンの外周面は、針状ころを介して支持される円筒面からなる主体部と、トラニオンの端部に形成されたＣ面取り部とを有する。また、ヨークには、対応する軸受の外輪カップを嵌め込まれる一対の嵌合孔が設けられている。
【０００３】
自在継手の組立時には、先ず、ヨークの一対の嵌合孔に十字軸の対応するトラニオンを同芯で挿通させて、仮組状態とする。次に、この仮組状態の嵌合孔とこれを挿通するトラニオンとの間に軸受を嵌め入れるようにしている。外輪カップは嵌合孔に圧入され、これに伴い、針状ころがトラニオンに組み込まれるようになっている。
また、ころ軸受に関する背景技術として、軸受を組み込まれる軸の端部にテーパ状のＣ面取りを形成するもの（例えば、特許文献１参照。）や、ころ軸受の外輪の縁部をテーパ状に形成するものがある（例えば、特許文献２，３参照。）。
【特許文献１】登録実用新案第２５３３２０６号公報
【特許文献２】特開平１１−１８２５４１号公報
【特許文献３】特開平１１−３５１１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、トラニオンの外周面の主体部とＣ面取り部との接続部には、ばりが生じ易い傾向にある。この傾向は、上述の各特許文献に記載の技術を採用しても変わらない。ばりが生じると、針状ころがトラニオンに組み込まれる際に、トラニオンの外周面の主体部や針状ころに圧痕等の傷が付く。その結果、例えば、自在継手を車両用操舵装置のインターミディエイトシャフトに適用する場合には、ドライバーがステアリングホイールを回すことによるトルクが折り曲げ状態の自在継手を介して伝達されるときに、ドライバーが傷の影響によるごりごり感（トルク変動）を感じることとなる。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、組立時にトラニオンや針状ころが傷つくことを抑制できる自在継手を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、十字軸のトラニオンを針状ころを介して支持する外輪カップが、ヨークの外輪カップ用の嵌合孔内に圧入状態で嵌合された自在継手において、上記トラニオンの外周面は、円筒状の主体部と、この主体部に連なりトラニオンの軸端に対応する環状のＲ面取り部とを含むことを特徴とする。本発明によれば、Ｒ面取り部であれば、Ｒ面取り部と主体部とを滑らかに接続することができ、接続部にばりが生じることを抑制することができる。その結果、組立時に針状ころを保持した外輪カップをトラニオンと嵌合孔との間に組み込む際に、トラニオンおよび針状ころが傷つくことを抑制することができる。しかも、Ｒ面取り部であれば、接続部での傾斜角度を小さく抑制しつつ、トラニオンの軸端の小径側直径を小さくできるので、トラニオンへの針状ころの組み込み易さを高く維持することができる。
【０００７】
また、本発明において、上記トラニオンの外周面の主体部およびＲ面取り部は、互いの接続部において共通の接線を有することを特徴とする場合がある。この場合、Ｒ面取り部と主体部とは接続部において滑らかに連続しているので、接続部にばりが生じることを確実に防止できる。
また、本発明において、上記主体部とＲ面取り部との接続部にばり取り処理が施されていることを特徴とする場合がある。この場合、仮に接続部にばりが生じることがあるとしても、生じたばりを除去できるので、トラニオンおよび針状ころが傷つくことを防止できる。
【０００８】
また、本発明は、十字軸のトラニオンを針状ころを介して支持する外輪カップが、ヨークの外輪カップ用の嵌合孔内に圧入状態で嵌合された自在継手において、上記トラニオンの外周面は、円筒状の主体部と、この主体部に連なりトラニオンの軸端に対応する環状のＣ面取り部とを含み、上記主体部とＣ面取り部との接続部にばり取り処理が施されていることを特徴とする。本発明によれば、Ｃ面取り部の形成時に接続部に生じるばりを除去できるので、トラニオンおよび針状ころが傷つくことを防止できる。しかも、Ｃ面取り部は安価に形成できる。
【０００９】
また、本発明において、上記ばり取り処理は、バレル研磨処理を含むことを特徴とする場合がある。この場合、コスト安価にばりを除去できる。また、トラニオンの外周面を硬くすることができるので、トラニオンが傷つくことを防止するのに好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の自在継手を含む車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
本実施形態では、本自在継手１Ａ，１Ｂを車両用操舵装置２に適用する場合に則して説明するが、自在継手１Ａ，１Ｂを、例えば、自動車の推進軸等に適用してもよい。
車両用操舵装置２は、車輪（図示せず）を操向するためにステアリングホイール３に加えられる操舵トルクを伝達するステアリングシャフト４と、このステアリングシャフト４を内部に通して回転自在に支持するステアリングコラム５とを有する。ステアリングシャフト４の一方の端部４ａにステアリングホイール３が連結される。また、車両用操舵装置２は、ステアリングシャフト４の他方の端部４ｂに自在継手１Ａを介して連結された中間軸６を有する。中間軸６は、互いに一体回転可能で軸方向に相対摺動自在に嵌合される外軸および内軸を含む。車両用操舵装置２は、中間軸６と自在継手１Ｂを介して連結されたピニオン軸７と、このピニオン軸７と噛み合うラックバー８とを有する。
【００１１】
ラックバー８の両端は、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して操向車輪に連結されている。ステアリングホイール３が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト４および中間軸６を介してピニオン軸７に伝達され、ピニオン軸７の回転運動がラックバー８の直線運動に変換される。これにより車輪を操向することができるようになっている。
【００１２】
一方の自在継手１Ａは、ステアリングシャフト４の他方の端部４ｂと、中間軸６の一端９とをトルク伝達可能に連結する。また、他方の自在継手１Ｂは、中間軸６の他端１０と、ピニオン軸７の一端７ａとをトルク伝達可能に連結する。これら２つの自在継手１Ａ，１Ｂは同様に構成されている。以下、一方の自在継手１Ａに則して説明する。
図２を参照して、自在継手１Ａは、ステアリングシャフト４の他方の端部４ｂに固定される第１のヨーク１１と、中間軸６の一端９に固定される第２のヨーク１２と、第１および第２のヨーク１１，１２を一体的に連結する十字軸１３とを有する。
【００１３】
十字軸１３は、十字形形状の中央部に配置される胴部１４と、この胴部１４から十字形形状をなして突出する４つの軸部としてのトラニオン１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄとを有する。一方の一対のトラニオン１５Ａ，１５Ｃは、第１の軸線Ｃ１に沿って胴部１４から互いに逆向きに延びている。他方の一対のトラニオン１５Ｂ，１５Ｄは、第１の軸線Ｃ１と直交する第２の軸線Ｃ２に沿って胴部１４から互いに逆向きに延びている。
【００１４】
４つのトラニオン１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄには、４つの軸受１６がそれぞれ組み込まれている。
各軸受１６は、一端開放型のシェル形の針状ころ軸受からなる。各軸受１６は、有底円筒形形状の外輪カップ１７と、外輪カップ１７内に保持される円筒形状に形成された多数の針状ころ１８（一部のみ図示。）とを有する。外輪カップ１７は、金属の薄板をプレス加工されてなる一端密閉型のシェル形外輪である。
【００１５】
第１のヨーク１１は、互いに対向する一対のアーム１９と、一対のアーム１９の端部同士を互いに接続する筒状の接続部２０とを有する。接続部２０がステアリングシャフト４の他方の端部４ｂに固定されている。一対のアーム１９は、同一軸線上に配置されて軸受１６の外輪カップ１７を嵌合される一対の嵌合孔２１をそれぞれ有する。第１のヨーク１１のアーム１９の一対の嵌合孔２１内に、十字軸１３の一方の一対のトラニオン１５Ａ，１５Ｃを針状ころ１８を介してそれぞれ支持する一対の外輪カップ１７が圧入状態でそれぞれ嵌合されている。第１のヨーク１１と十字軸１３とが、軸受１６を介してトラニオン１５Ａ，１５Ｃの第１の軸線Ｃ１の回りに相対回動できるようになっている。
【００１６】
第２のヨーク１２は、第１のヨーク１１と同様に構成され、一対のアーム１９と、接続部２０とを有する。第２のヨーク１２の接続部２０は中間軸６の一端９に固定されている。一対のアーム１９は、一対の嵌合孔２１をそれぞれ有する。第２のヨーク１２のアーム１９の一対の嵌合孔２１内に、十字軸１３の他方の一対のトラニオン１５Ｂ，１５Ｄを針状ころ１８を介してそれぞれ支持する一対の外輪カップ１７が圧入状態でそれぞれ嵌合されている。第２のヨーク１２と十字軸１３とが、軸受１６を介してトラニオン１５Ｂ，１５Ｄの第２の軸線Ｃ２の回りに相対回動できるようになっている。
【００１７】
なお、複数のトラニオン１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄは同様に形成される。以下では、トラニオン１５Ａに則して説明する。
図３を参照して、トラニオン１５Ａは、円柱形状に形成され、外周面２２と、軸端２３に対応する端面２４とを有する。
トラニオン１５Ａの外周面２２と外輪カップ１７の内周側面１７ａとの間に、多数の針状ころ１８が転動自在に介在している。
【００１８】
トラニオン１５Ａの外周面２２は、軌道面を含む円筒状の主体部２５と、この主体部２５に連なりトラニオン１５Ａの軸端２３に対応する環状のＲ面取り部２６と、胴部１４側において主体部２５に連なり主体部２５よりも大径の肩部２７とを有する。
図４を参照して、トラニオン１５Ａの外周面２２の主体部２５およびＲ面取り部２６は、トラニオン１５Ａの軸線Ｃ１を含む断面でみたときに、互いの接続部２８において、互いに斜めに交わる。Ｒ面取り部２６は凸湾曲した断面円弧形状をなし、通例、主体部２５とは別工程で加工される。
【００１９】
本実施形態によれば、Ｒ面取り部２６と主体部２５とが互いに斜めに交差している場合であっても、Ｒ面取り部２６であれば、Ｒ面取り部２６と主体部２５とを互いの接続部２８において滑らかに接続することができ、接続部２８にばりが生じることを抑制することができる。その結果、組立時に針状ころ１８を保持した外輪カップ１７をトラニオン１５Ａと嵌合孔２１との間に組み込む際に、トラニオン１５Ａおよび針状ころ１８が傷つくことを抑制できる。しかも、Ｒ面取り部２６であれば、接続部２８でのＲ面取り部２６の傾斜角度Ｄ１（接続部２８でのＲ面取り部２６の接線２９と主体部２５の接線３０とのなす角度に相当する。）を小さく抑制しつつ、トラニオン１５Ａの軸端２３の小径側直径（半径Ｌ１を図示した。）を小さくできるので、トラニオン１５Ａへの針状ころ１８の組み込み易さを高く維持することができる。
【００２０】
Ｒ面取り部２６の断面の曲率半径Ｌ２を、１．８ｍｍ〜２．４ｍｍの範囲内の値に設定することが、Ｒ面取り部２６と主体部２５とのつながりをより滑らかにできて好ましい。例えば、Ｒ面取り部２６の曲率半径Ｌ２は２ｍｍに形成され、トラニオン１５Ａの軸方向についてのＲ面取り部２６の長さＬ３は、０．８ｍｍに形成されている。
また、Ｒ面取り部２６であれば、上述のようにばりを生じ難くできるが、仮に接続部２８にばりが生じることがあるとしても問題ないように、主体部２５とＲ面取り部２６との接続部２８にばり取り処理が施されていることが好ましい。すなわち、ばりをばり取り処理で除去できるので、トラニオン１５Ａおよび針状ころ１８が傷つくことを防止できる。また、上述のようにばりを生じ難いので、ばり取り処理に要する時間およびコストを低減することができる。
【００２１】
ばり取り処理としては、例えば、バレル研磨処理と、ショットピーニング処理との少なくとも一種を含み、これを採用することができる。
ばり取り処理にバレル研磨処理を採用する場合には、コスト安価にばりを除去できる。また、トラニオン１５Ａの外周面２２を硬くすることができるので、トラニオン１５Ａが傷つくことを防止するのに好ましい。
【００２２】
車両用操舵装置２が自在継手１Ａ，１Ｂの少なくとも一方を、より好ましくは両方を含む場合に、ドライバーがステアリングホイール３を回すときに、ドライバーが傷の影響によるごりごり感（トルク変動）を感じることがなくて、快適な操舵感を実現できる。
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については説明を省略して同じ符号を付しておく。
【００２３】
例えば、図５を参照して、本発明の変形例を説明する。トラニオン１５Ａの外周面２２の主体部２５およびＲ面取り部２６Ａは、トラニオン１５Ａの軸線Ｃ１を含む断面でみたときに、互いの接続部２８Ａにおいて共通の接線３１を有する。この接線３１はトラニオン１５Ａの軸線Ｃ１と平行に延びる。この場合、Ｒ面取り部２６Ａと主体部２５とは接続部２８Ａにおいて滑らかに連続しているので、接続部２８Ａにばりが生じることを確実に防止できる。その結果、組立時に針状ころ１８を保持した外輪カップ１７をトラニオン１５Ａと嵌合孔２１との間に組み込む際に、トラニオン１５Ａおよび針状ころ１８が傷つくことを防止できる。ここで、トラニオン１５Ａの外周面２２の主体部２５およびＲ面取り部２６Ａは、単一の加工工程、例えば、単一の研磨加工工程により形成されることが好ましい。
【００２４】
図６を参照して、他の変形例を説明する。トラニオン１５Ａの軸端２３がＲ面取り部２６に代えてＣ面取り部３２を有し、Ｃ面取り部３２と主体部２５との接続部２８Ｂが、上述のばり取り処理を施されるようにしてある。Ｃ面取り部３２は、接続部２８Ｂで主体部２５に対して傾斜してつながり、トラニオン１５Ａの軸線Ｃ１を含む断面において直線状に延びる。Ｃ面取り部３２の形成時に接続部２８Ｂに生じるばりをばり取り処理で除去できるので、トラニオン１５Ａおよび針状ころ１８が傷つくことを防止できる。しかも、Ｃ面取り部３２は安価に形成できる。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態の自在継手を含む車両用操舵装置の概略模式図である。
【図２】図１に示す自在継手の分解斜視図である。
【図３】図１に示す自在継手の一部断面図である。
【図４】トラニオンの軸端の要部拡大断面図であり、ハッチングを省略した。
【図５】本発明の変形例のトラニオンの軸端をハッチングを省略して示す要部拡大断面図。
【図６】本発明の他の変形例のトラニオンの軸端をハッチングを省略して示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１Ａ，１Ｂ  自在継手
１１  第１のヨーク
１２  第２のヨーク
１３  十字軸
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ  トラニオン
１７  外輪カップ
１８  針状ころ
２１  嵌合孔
２２  外周面
２３  軸端
２５  主体部
２６，２６Ａ  Ｒ面取り部
２８，２８Ａ，２８Ｂ  接続部
３１  接線
３２  Ｃ面取り部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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